專利名稱：一種新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及中壓配電系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其是ー種新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置
背景技術(shù)：
我國中壓配電網(wǎng)大多采用中性點(diǎn)不直接接地的運(yùn)行方式，相繼研制出各種自動調(diào)諧補(bǔ)償消弧線圈、消弧消諧柜和中性點(diǎn)接地電阻裝置，消弧線圈只能補(bǔ)償故障時的エ頻電容電流，對高頻電容電流起不到補(bǔ)償作用，無法有效的消除間歇性弧光接地過電壓的；消弧消諧柜不僅在母線接地與斷開瞬間造成對系統(tǒng)的沖擊，引起的單相間隙性弧光接地可能再次發(fā)生，特別是在接地故障消除后，斷開故障相真空開關(guān)瞬間產(chǎn)生的瞬態(tài)過電壓使得在由絕緣下降引起的単相接地，發(fā)展成為相間及三相短路的事故；中性點(diǎn)經(jīng)小電阻接地擴(kuò)大了単相接地時的故障電流，加劇了故障點(diǎn)的燒傷，犧牲了對用戶供電的可靠性，對于用電企業(yè)，被迫停電將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。中壓配電網(wǎng)在系統(tǒng)發(fā)生単相接地時，需要在解決弧光接地的同時，還需要快速準(zhǔn)確的選出故障饋線并將故障線路隔離，由于消弧線圈不補(bǔ)償5次諧波電流，因而理論上5次諧波選線是比較好的選擇，但實際系統(tǒng)中5次諧波的量很小，測量的精度和線性準(zhǔn)確性均難以保證；利用注入信號進(jìn)行選線，由于故障接地電流對注入信號的干擾較大，接地電弧的變化和測量精度的影響，誤選和錯選時有發(fā)生；中壓電カ網(wǎng)多數(shù)采用中性點(diǎn)諧振接地運(yùn)行方式，単相接地選線已經(jīng)成為諧振接地的能否被廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵，目前的做法在發(fā)生單相接地時，采用消弧線圈在高壓側(cè)短時并聯(lián)電阻選線，這樣可以避免上述選線不準(zhǔn)帶來的負(fù)面影響，同時帶來接地電流過大及與零序保護(hù)配合的問題。接地電流過大會帶來以下問題當(dāng)電纜ー處接地時，電弧有可能燒毀同一電纜溝內(nèi)的其他相鄰電纜，擴(kuò)大事故，造成火燒連營，由于電阻熱容量與電流的平方成正比，電流過大給電阻的制造困難，不但電阻的造價不菲，電阻箱的占地面積也較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有消弧選線技術(shù)的不足，提供ー種結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易維護(hù)的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案ー種新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，包括測控單元，其信號采集端ロ分別與用于采集被保護(hù)設(shè)備母線接地電容電流的電流互感器CT1、CT2的二次電流輸出端、用于采集被保護(hù)設(shè)備母線電壓的電壓互感器PT的二次電壓輸出端相連，其選線端ロ與多個饋線連接，其信號輸出端ロ分別與雙相晶閘管KP1、KP2、可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管KP1、KP2通過消弧接地變壓器接被保護(hù)設(shè)備的三相母線，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC接被保護(hù)設(shè)備的三相母線。由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通過測控単元實時采集被保護(hù)設(shè)備的母線電壓、電流信號，判斷是否發(fā)生接地故障，當(dāng)配電系統(tǒng)發(fā)生單相弧光接地故障時，無論故障點(diǎn)在何處，在測控單元的診斷下，快速閉合故障相的可控快速真空開關(guān)，將故障相母線接地，迅速地將故障點(diǎn)電流轉(zhuǎn)移到裝置內(nèi)，同時測控單元采集選線相關(guān)量進(jìn)行選線，并投入消弧接地變壓器補(bǔ)償接地電容電流，減小故障點(diǎn)的接地電弧電流，使故障點(diǎn)電弧快速熄滅，同時減小了故障點(diǎn)的跨步電壓，防止事故發(fā)展，保障人身和設(shè)備的安全。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、成本低、易維護(hù)。


圖I為本發(fā)明的電氣原理 圖2為本發(fā)明的工作流程圖。
具體實施例方式ー種新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，包括測控單元1，其信號采集端ロ分別與用于采集被保護(hù)設(shè)備母線接地電容電流的電流互感器CT1、CT2的二次電流輸出端、用于采集被保護(hù)設(shè)備母線電壓的電壓互感器PT的二次電壓輸出端相連，其選線端ロ與多個饋線連接，其信號輸出端ロ分別與雙相晶閘管ΚΡ1、ΚΡ2、可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管ΚΡ1、ΚΡ2通過消弧接地變壓器2接被保護(hù)設(shè)備的三相母線，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC接被保護(hù)設(shè)備的三相母線，如圖I所示，所述的測控單元I采用32位高性能數(shù)字信號處理器DSP，故障處理速度極快，作為整個裝置的信號采集、測量、顯示、運(yùn)算、通訊及執(zhí)行的中心，測控單元I上還設(shè)有微機(jī)通訊接ロ，為數(shù)據(jù)傳輸創(chuàng)造了條件。如圖I所示，所述的消弧接地變壓器2包括三相主線圈LI、L2、L3及其副線圈，三相主線圈L1、L2、L3的一端通過高壓隔離開關(guān)GLl接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C，三相主線圈L1、L2、L3的另一端穿過電流互感器CT2接地，三相主線圈L1、L2、L3的副線圈采用開ロ三角形接法連接，雙相晶閘管KP2與電抗器L串聯(lián)后再與經(jīng)串聯(lián)的雙相晶閘管KPlJiM電阻R并聯(lián)，并聯(lián)端接三相主線圈L1、L2、L3的副線圈的兩端，雙相晶閘管KP1、KP2的控制端均與測控單元I的信號輸出端ロ相連。我們的選線方案將阻尼電阻R轉(zhuǎn)移到二次側(cè)，有以下優(yōu)點(diǎn) 第一，由于阻尼電阻R等效安裝二次側(cè)，電壓較低，系統(tǒng)安全可靠，用晶閘管投切，阻尼時間小于20 μ S，較真空開關(guān)快的多，晶閘管投切沒有噪音，電流過零關(guān)斷，對設(shè)備沒有沖擊，可靠性高；第二，系統(tǒng)正常運(yùn)行吋，晶閘管導(dǎo)通，阻尼電阻R接入二次側(cè)，減小線圈等效阻杭，限制諧振過電壓；第三，系統(tǒng)發(fā)生単相接地吋，晶閘管截止，阻尼電阻R從二次側(cè)切除，線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流；第四，若需要選線，則在故障發(fā)生時經(jīng)過一定延時后再切除阻尼電阻R，延時時間小于I秒，利用并聯(lián)阻尼電阻R選線原理選出故障線路。如圖I所示，所述的可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的一端與高壓隔離開關(guān)GLl的一端相連，高壓隔離開關(guān)GLl的另一端分別接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的另一端并聯(lián)后穿過電流互感器CTl接地，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的控制端與測控單元I的信號輸出端ロ相連。該裝置還包括高壓隔離開關(guān)GL2，高壓隔離開關(guān)GL2的一端分別接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C，高壓隔離開關(guān)GL2的另ー端分別與熔斷器Fl、F2、F3的一端相連，熔斷器Fl、F2、F3的另一端與電壓互感器PT高壓側(cè)的一端相連，電壓互感器PT高壓側(cè)的另一端經(jīng)消諧電阻PTK接地。可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的快速真空開關(guān)合閘時間為20mS，真空開關(guān)可實現(xiàn)分相控制，真空開關(guān)的三相在控制回路里設(shè)計成閉鎖，即當(dāng)ー相處于合閘狀態(tài)，其余兩相被閉鎖，以避免造成相間短路；真空開關(guān)可以快速有效的轉(zhuǎn)移単相弧光接地時故障電流，避免電弧長時在故障的灼燒，彌補(bǔ)消弧接地變壓器2無法補(bǔ)償高頻和阻性電流的缺陷。消諧電阻PTK使得電壓互感器PT遠(yuǎn)離飽和區(qū)，避免了鐵磁諧振的發(fā)生，同時具有抑制低頻振蕩的功能。
如圖I所示，該裝置還包括大能容三相組合式過電壓保護(hù)器3，大能容三相組合式過電壓保護(hù)器3的一端接地，另一端通過高壓隔離開關(guān)GL2接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C。所述的大能容三相組合式過電壓保護(hù)器3包括四個氧化鋅閥片F(xiàn)R，其中，第一、ニ、三氧化鋅閥片F(xiàn)Rl、FR2、FR3的一端分別通過第一、ニ、三放電間隙JXI、JX2、JX3、JX4接第一、ニ、三脫離器TQl、TQ2、TQ3，第一、ニ、三氧化鋅閥片F(xiàn)Rl、FR2、FR3的另一端并聯(lián)后與第四氧化鋅閥片F(xiàn)R4串聯(lián)，第四氧化鋅閥片F(xiàn)R4與第四放電間隙JX4串聯(lián)后接地，第一、ニ、三脫離器TQ1、TQ2、TQ3通過高壓隔離開關(guān)GL2接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C。氧化鋅閥片在劣化后自動短路，將導(dǎo)致相間短路事故發(fā)生，脫離器TQ使得過電壓保護(hù)更加安全；選用氧化鋅電阻片2mS方波電流800A，通流容量大，可以有效得抑制大氣過電壓、操作過電壓、諧振過電壓和間歇性弧光接地過電壓。以下結(jié)合圖I對本發(fā)明作進(jìn)ー步的說明。在工作吋，由測控單元I實時采集被保護(hù)設(shè)備的三相母線電壓、電流信號，并判斷發(fā)生何種接地故障，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生単相弧光接地時，通過可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC，快速的將故障相母線做金屬接地，由于故障相直接與接地網(wǎng)連接，對地電壓為零，高頻電弧和阻性電弧立即被熄滅，エ頻電弧也被轉(zhuǎn)移，過電壓被限制在安全水平，故障不再繼續(xù)發(fā)展，可以快速轉(zhuǎn)移接地點(diǎn)故障電流，穩(wěn)定系統(tǒng)電壓，避免電弧對故障點(diǎn)的灼燒，這只是做了第一
止/J/ O第二步通過消弧接地變壓器2可以實現(xiàn)對感性電流的連續(xù)無極調(diào)節(jié)，快速有效的對被轉(zhuǎn)移的故障電容電流進(jìn)行補(bǔ)償，真正做到標(biāo)本兼治，實現(xiàn)真正意義上的滅弧，并同時啟動選線，通過阻尼電阻R快速準(zhǔn)確的選出故障饋線，及時隔離故障饋線保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。本發(fā)明能夠有效的限制単相弧光接地過電壓，諧振過電壓及操作過電壓，快速滅弧，快速選線確保電カ網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行；結(jié)構(gòu)更為緊湊、簡單，易維護(hù)，易控制，制造成本低，特別適用與中壓電カ網(wǎng)的綜合接地保護(hù)及選線。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生単相接地故障時，消弧接地變壓器2的主線圈L1、L2、L3中承受兩組電壓，一組是三相対稱的正序電壓，這組電壓與電網(wǎng)正常運(yùn)行時消弧接地變壓器2上承受的電壓完全相同。在這組電壓的作用下，消弧接地變壓器2僅僅是ー個接地變壓器的功能，只為補(bǔ)償提供ー個中性點(diǎn)，而不產(chǎn)生電感電流起不到補(bǔ)償功能。另ー組是三相大小相等、方向相同的零序電壓，在這組電壓的作用下，三個繞組中的電流同相位并聯(lián)相接，必然在三個繞組中產(chǎn)生同相位的電流3Ιω。因為在繞有線圈的三個鐵芯中形成同相位的零序磁通Φπ。，該零序磁通只能經(jīng)過間隙形成回路，這樣在3個繞組中感應(yīng)出電感電流Iui,即成為三相消弧電抗器，這個電感電流與系統(tǒng)的電容電流在相位上相反，起到補(bǔ)償作用。當(dāng)電網(wǎng)正常工作時，加在消弧接地變壓器2的電壓僅為正序，大小相等，相位互差120度，矢量和為零，消弧接地變壓器2星形聯(lián)接點(diǎn)沒有電流入地，正序磁通在中間三個柱之間流通，互為通道，不流經(jīng)邊柱；由于中間三個柱沒有氣隙，磁阻很小，正序阻抗很大，正序電流很小，其值相當(dāng)于變壓器的空載電流。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生接地故障時，該開ロ反應(yīng)零序電壓，利用雙相晶閘管KPl接通電抗器L，測控單元I通過調(diào)整雙相晶閘管KPl的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)消弧接地變壓器2副線圈電感電流的大小，即可改變主線圈的電感電流大小，實現(xiàn)消弧線圈電感電流的自動調(diào)節(jié)。測控單元I通過對電網(wǎng)電容電流的實時跟蹤，自動調(diào)節(jié)電感電流，實現(xiàn)自動跟蹤補(bǔ)償。在電網(wǎng)正常運(yùn)行時，低壓繞組的開ロ電壓經(jīng)過消弧接地變壓器2的副線圈接通阻尼電阻R，阻尼電阻R接入到二次側(cè)，減小線圈等效阻抗，限制諧振過電壓，系統(tǒng)發(fā)生単相接地時，雙相晶閘管ΚΡ2截止，阻尼電阻R從二次側(cè)切除，線圈補(bǔ)償系統(tǒng)的電容電流，若需要選線，則在故障發(fā)生時經(jīng)過一定延時后再切除阻尼電阻R，利用并聯(lián)電阻選線原理選出故障線路。當(dāng)接地故障消除時測控單元I自動接通阻尼電阻R，投入該阻尼電阻R，防止諧振，關(guān)斷雙相晶閘管ΚΡ1，退出電抗器L，同時復(fù)位可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC,系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。如圖2所示，測控單元I實時在線巡檢母線三相電壓、開ロ三角電壓和接地電流互感器電流信號，若系統(tǒng)發(fā)生穩(wěn)定的金屬性接地，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC不動作，測控單元I快速投入消弧接地變壓器2，補(bǔ)償接地點(diǎn)的電容電流，使得故障點(diǎn)的電弧立即熄滅，同時啟動選線，發(fā)出接地告警信號；
若檢測到系統(tǒng)發(fā)生不穩(wěn)定的弧光接地，快速投入故障相真空開關(guān)，將故障相母線接地，迅速得將故障點(diǎn)電流轉(zhuǎn)移到裝置內(nèi)，同時測控單元采集選線相關(guān)量進(jìn)行選線，并投入消弧接地變壓器2補(bǔ)償接地電容電流，減小故障點(diǎn)的故障點(diǎn)的接地電弧電流，使故障點(diǎn)電弧快速熄滅，抑制過電壓，防止事故擴(kuò)大化，提高電力系統(tǒng)的安全性和可靠性，實現(xiàn)真正意義上的消弧選線，標(biāo)本見兼治； 當(dāng)接地故障消除時測控単元I自動導(dǎo)通KP2，接通阻尼電阻R1，投入該阻尼電阻，防止諧振，關(guān)斷KPl退出小型電抗器L，同時復(fù)位真空開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)正常運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.一種新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于包括測控單元(1)，其信號采集端口分別與用于采集被保護(hù)設(shè)備母線接地電容電流的電流互感器CT1、CT2的二次電流輸出端、用于采集被保護(hù)設(shè)備母線電壓的電壓互感器PT的二次電壓輸出端相連，其選線端口與多個饋線連接，其信號輸出端口分別與雙相晶閘管KP1、KP2、可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管KP1、KP2通過消弧接地變壓器(2)接被保護(hù)設(shè)備的三相母線，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC接被保護(hù)設(shè)備的三相母線。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于所述的消弧接地變壓器(2)包括三相主線圈LI、L2、L3及其副線圈，三相主線圈LI、L2、L3的一端通過高壓隔離開關(guān)GLl接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C，三相主線圈L1、L2、L3的另一端穿過電流互感器CT2接地，三相主線圈LI、L2、L3的副線圈采用開口三角形接法連接，雙相晶閘管KP2與電抗器L串聯(lián)后再與經(jīng)串聯(lián)的雙相晶閘管KP1、阻尼電阻R并聯(lián)，并聯(lián)端接三相主線圈L1、L2、L3的副線圈的兩端，雙相晶閘管KP1、KP2的控制端均與測控單元(I)的信號輸出端口相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于所述的可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的一端與高壓隔離開關(guān)GLl的一端相連，高壓隔離開關(guān)GLl的另一端分別接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的另一端并聯(lián)后穿過電流互感器CTl接地，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC的控制端與測控單元(I)的信號輸出端口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于該裝置還包括高壓隔離開關(guān)GL2，高壓隔離開關(guān)GL2的一端分別接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C，高壓隔離開關(guān)GL2的另一端分別與熔斷器F1、F2、F3的一端相連，熔斷器F1、F2、F3的另一端與電壓互感器PT高壓側(cè)的一端相連，電壓互感器PT高壓側(cè)的另一端經(jīng)消諧電阻PTK接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于該裝置還包括大能容三相組合式過電壓保護(hù)器(3)，大能容三相組合式過電壓保護(hù)器(3)的一端接地，另一端通過高壓隔離開關(guān)GL2接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于所述的測控單元(I)采用32位高性能數(shù)字信號處理器DSP。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，其特征在于所述的大能容三相組合式過電壓保護(hù)器(3)包括四個氧化鋅閥片F(xiàn)R，其中，第一、二、三氧化鋅閥片F(xiàn)R I、FR2、FR3的一端分別通過第一、二、三放電間隙JXI、JX2、JX3、JX4接第一、二、三脫離器TQl、TQ2、TQ3，第一、二、三氧化鋅閥片F(xiàn)Rl、FR2、FR3的另一端并聯(lián)后與第四氧化鋅閥片F(xiàn)R4串聯(lián)，第四氧化鋅閥片F(xiàn)R4與第四放電間隙JX4串聯(lián)后接地，第一、二、三脫離器TQ1、TQ2、TQ3通過高壓隔離開關(guān)GL2接被保護(hù)設(shè)備的三相母線A、B、C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種新型中壓配電系統(tǒng)綜合接地保護(hù)及選線裝置，包括測控單元，其信號采集端口分別與電流互感器CT1、CT2、電壓互感器PT相連，其選線端口與多個饋線連接，其信號輸出端口分別與雙相晶閘管KP1、KP2、可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC相連，雙相晶閘管KP1、KP2通過消弧接地變壓器接被保護(hù)設(shè)備的三相母線，可控快速真空開關(guān)DLA、DLB、DLC接被保護(hù)設(shè)備的三相母線。當(dāng)發(fā)生單相弧光接地故障時，快速閉合故障相的可控快速真空開關(guān)，同時測控單元采集選線相關(guān)量進(jìn)行選線，并投入消弧接地變壓器補(bǔ)償接地電容電流，減小故障點(diǎn)的接地電弧電流，保障人身和設(shè)備的安全。
文檔編號H02H9/08GK102623985SQ20121001398
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月17日
發(fā)明者姜谷兵 申請人:合肥凱高電氣設(shè)備有限公司